高低压配电房与电梯机房空调负荷计算

zqs121

一、          地下一层高低压配电房冷负荷计算与分体空调器选型（室内设计温度：28℃）：

地下一层高低压配电房的冷负荷由围护结构传热冷负荷、照明散热冷负荷、渗透空气冷负荷和变配电设备散热冷负荷构成，分别计算如下：

1、围护结构传热冷负荷计算：

本空调房间的围护结构有内墙、楼板和地板。因一层为空调房间，故不需计算楼板传热冷负荷；因无外墙，故不需计算地板传热冷负荷；因此本项计算只需计算内墙传热冷负荷，计算过程如下：

Qw = K*F*(twp - tn) = 0.85×173×(30.6 - 28)/1000 = 0.4 kW

说明：

K：内墙的传热系数， K = 0.85 W/(m2.℃)（内墙构造：200mm厚的加气混凝土墙体，内外20mm厚水泥砂浆抹灰）；

F：内墙的面积，F = 173 m2；

twp：夏季空调室外计算日平均温度，twp = 30.6℃；

tn：室内设计温度，tn = 28℃。

2、照明散热冷负荷计算：

本空调房间的照明灯具是15支22W的LED灯管。计算过程如下：

Qz = 1.2*n1*N*X= 1.2×1×330×1/1000 = 0.4 kW

说明：

1.2：考虑降压整流器散热的修正系数；

n1：同时使用系数，n1 = 1 ；

N：照明灯具的安装功率，N = 15×22 =330 W；

X：灯具散热的冷负荷系数，因室内24小时照明，故X = 1 。

3、渗透空气冷负荷计算：

   本空调房间外门每天开启的次数很少，故可不计算因外门开启进入空气而产生的冷负荷。因此本项计算只需计算外门缝隙渗入空气产生的冷负荷，计算过程如下：

室外空气参数：温度31.9℃、相对湿度66%；室内空气参数：温度28℃、相对湿度66%。

渗入空气全热形成的冷负荷：

Qs ＝ ρ*Lw*(hw－hn)/3600 = 1.133×334×(82.99 - 68.46)/3600 = 1.5 kW

说明：

ρ：室外空气的密度，ρ = 1.133 kg/m3；

Lw：渗入空气量，Lw = 418×0.8 = 334 m3/h（房间体积为418 m3，换气次数为0.8次/h）；

hw：室外空气的焓，hw = 82.99 kJ/kg干空气；

hn：室内空气的焓，hn = 68.46 kJ/kg干空气。

渗入空气显热形成的冷负荷：

Qsx =ρ*Lw*Cp*(tw -tn )/3600 = 1.133×334×1.005×(31.9 -28)/3600 = 0.4 kW

说明：

Cp：干空气的定压质量比热，Cp = 1.005 kJ/(kg.℃)；

tw：室外空气的温度，tw = 31.9℃；

tn：室内空气的温度，tn = 28℃。

4、变配电设备散热冷负荷计算：

本空调房间的变配电设备有2台电力变压器、22面配电柜。本项计算以变配电设备的散热量作为变配电设备散热形成的冷负荷。变配电设备的散热量分别计算如下：

1)           电力变压器的散热量：

因电力变压器的散热量即为变压器的有功功率损耗，故只需计算变压器的有功功率损耗ΔP即可。计算过程如下：

本空调房间有2台电力变压器，变压器厂商提供性能参数如下表：

额定容量Se(kVA)

空载损耗Po(kW)

120℃时负载损耗Pk(kW)

1#变压器

1000

1.98

8.6

2#变压器

1250

1.97

9.69

变压器散热量计算：

计算公式：Q= ΔP = Po+ Pk*β2

1#变压器散热量：Q1 = ΔP1 = Po1 + Pk1*β12 = 1.98 + 8.6×0.82 = 7.5 kW

2#变压器散热量：Q2 = ΔP2 = Po2 + Pk2*β22 = 1.97 + 9.69×0.82 = 8.2 kW

变压器总散热量：Q3 = Q1 + Q2 = 7.5 + 8.2 = 15.7 kW

说明：

ΔP1、ΔP2：1#、2#变压器有功功率损耗。

Po1、Po2：1#、2#变压器的空载损耗，见上表；

Pk1、Pk2：1#、2#变压器的负载损耗（绕组温度120℃），见上表；

β1、β2：1#、2#变压器的负荷率，即变压器计算负荷与额定容量的比值，β1 = β2 = 0.8 。

2)           配电柜的散热量：

室内共有6面高压柜、12面低压柜和4面低压电容柜，计算过程如下：

高低压配电柜散热量计算：

高压配电柜散热量：Q1 = 6*Pc1*β2 = 6×0.2×0.82 = 0.8 kW

低压配电柜散热量：Q2 = 12*Pc2*β2 = 12×0.3×0.82 = 2.3 kW

低压电容柜散热量计算：

Q3 = Pc3*S*β2 = 0.004×1050×0.82 = 2.7 kW

配电柜总散热量：Q = Q1 + Q2 + Q3 = 0.8 + 2.3 + 2.7 = 5.8 kW

说明：

Pc1：一面高压柜最大散热量，Pc1 = 0.2 kW/面；

Pc2：一面低压柜最大散热量，Pc2 = 0.3 kW/面；

Pc3：每kvar电容柜的最大散热量，Pc3 = 0.004 kW/kvar；

S：电容柜总容量，S = 1050 kvar；

β：变压器的负荷率，即变压器计算负荷与额定容量的比值，β= 0.8 。

3)           变配电设备的总散热量：

Qb = 15.7 + 5.8 = 21.5 kW

5、地下一层高低压配电房总冷负荷计算：

全热冷负荷：Qq = K*(Qw + Qz + Qs +Qb) = 1.1×(0.4 + 0.4 + 1.5 + 21.5)

= 26.2 kW

显热冷负荷：Qx = K*(Qw + Qz + Qsx +Qb) =1.1×(0.4 + 0.4 + 0.4 + 21.5)

= 25 kW

（注：K为安全系数，K取1.1）

6、分体空调器选型：

选用3台制冷量12kW的柜式分体空调器。空调器全热制冷量为3×12 =36 kW，空调器显热制冷量为3×8.4 = 25.2 kW。（单位制冷量：319W/m2）

二、          屋面电梯机房冷负荷计算与分体空调器选型（室内设计温度：28℃）：

屋面电梯机房的冷负荷由围护结构传热冷负荷、渗透空气冷负荷和电梯曳引机散热冷负荷构成，分别计算如下：

1、   围护结构传热冷负荷计算：

1)           外围护结构的传热冷负荷逐项逐时计算：

外墙的计算参数：

北外墙

西外墙

200mm厚加气混凝土墙体，内外20mm厚水泥砂浆抹灰

200mm厚加气混凝土墙体，内外20mm厚水泥砂浆抹灰

传热系数(W/(m2.℃))

面积 ( m2 )

传热系数(W/(m2.℃))

面积 ( m2 )

0.89

14.5

0.89

21.3

外窗、屋面的计算参数：

北外窗

屋  面

无窗帘普通玻璃铝合金推拉窗

40mm厚钢筋混凝土保护层，70mm厚陶粒混凝土保温层，120mm厚钢筋混凝土楼板，10mm厚水泥砂浆抹灰

传热系数(W/(m2.℃))

面积 ( m2 )

传热系数(W/(m2.℃))

面积 ( m2 )

7.09

2.3

2

48.8

计算公式：

A、计算外墙、屋面传热形成的逐时冷负荷：

   CLo＝Fo*Ko*(tlo－tn)

说明：

   CLo：外墙或屋面传热形成的逐时冷负荷（W）。

   Fo：外墙或屋面的面积（m2）。

   Ko：外墙或屋面的传热系数（W/(m2.℃)）。

   tlo：外墙或屋面冷负荷计算温度的逐时值（℃）。

   tn ：室内设计温度（℃）。

B、计算外窗温差传热形成的逐时冷负荷：

CLc1＝Fc*Kc*(tlc－tn)

说明：

   CLc1：外窗温差传热形成的逐时冷负荷（W）。

   Fc：外窗的窗洞面积（m2）。

   Kc：外窗的传热系数（W/(m2.℃)）。

   tlc：外窗冷负荷计算温度的逐时值（℃）。

   tn ：室内设计温度（℃）。

C、计算透过外窗的太阳辐射热形成的逐时冷负荷：

   CLc2＝Cs*Cn*Ca*Fc*Jc*Cclc

说明：

   CLc2：透过外窗的太阳辐射热形成的逐时冷负荷（W）。

   Cs：外窗玻璃的遮挡系数。

   Cn：外窗内遮阳设施的遮阳系数。

   Ca：外窗的有效面积系数。

   Fc：外窗的窗洞面积（m2）。

   Jc：透过标准窗玻璃的太阳总辐射照度（W/ m2）。

   Cclc：冷负荷系数。

计算结果（取电梯工作时间9时至19时逐项逐时计算）：                   （单位：W）

空调负荷名称

9时

10时

11时

12时

13时

14时

15时

16时

17时

18时

19时

北外墙传热冷负荷

18

18

20

24

30

38

47

57

67

77

84

西外墙传热冷负荷

54

43

36

36

39

48

61

82

114

157

203

外窗温差传热冷负荷

24

42

57

72

83

90

95

95

91

85

72

屋顶传热冷负荷

0

59

342

703

1089

1476

1819

2077

2240

2274

2197

北外窗太阳辐射冷负荷

124

139

152

161

164

161

159

161

161

142

94

房间空调负荷

220

301

607

996

1405

1813

2181

2472

2673

2735

2650

由上表可得出外围护结构的传热冷负荷：

Q1 = Qmax = 2.7 kW

2)           内墙、间层楼板的传热冷负荷计算：

围护结构的计算参数：

内    墙

间层楼板

200mm厚加气混凝土墙体，内外20mm厚水泥砂浆抹灰

120mm厚钢筋混凝土楼板

传热系数K1(W/(m2.℃))

面积 F1 ( m2 )

传热系数K2(W/(m2.℃))

面积 F2 ( m2 )

0.85

38.1

3.36

48.8

Q2 = K1*F1*(twp + Δtls1 -tn) + K2*F2*(twp+ Δtls2 - tn)

= [0.85×38.1×(30.6 + 1 - 28) + 3.36×48.8×(30.6 + 3 - 28)]/1000

= 1 kW

说明：

twp：夏季空调室外计算日平均温度，twp = 30.6℃；

Δtls1：内墙的邻室温升，因邻室通风效果不好，故Δtls1 = 1℃；

Δtls2：间层楼板的邻室温升，因电梯井有8.5W/m3的发热量，故Δtls2 = 3℃；

tn：室内设计温度，tn = 28℃。

3)           围护结构传热冷负荷计算：

Qw = Q1 +Q2 = 2.7 + 1 = 3.7 kW

2、   渗透空气冷负荷计算：

本空调房间外门每天开启的次数很少，故可不计算因外门开启进入空气而产生的冷负荷。因此本项计算只需计算外门缝隙渗入空气产生的冷负荷和电梯井道的功能性开口渗入空气产生的冷负荷，计算过程如下：

1)     外门缝隙渗入空气产生的冷负荷：

室外空气参数：温度31.9℃、相对湿度66%；室内空气参数：温度28℃、相对湿度66%。

渗入空气全热形成的冷负荷：

Qs1 ＝ ρ*Lw*(hw－hn)/3600 = 1.133×92×(82.99- 68.46)/3600 = 0.4 kW

说明：

ρ：室外空气的密度，ρ = 1.133 kg/m3；

Lw：渗入空气量，Lw = 132×0.7 = 92 m3/h（房间体积为132 m3，换气次数为0.7次/h）；

hw：室外空气的焓，hw = 82.99 kJ/kg干空气；

hn：室内空气的焓，hn = 68.46 kJ/kg干空气。

渗入空气显热形成的冷负荷：

Qsx1 =ρ*Lw *Cp*(tw -tn )/3600 = 1.133×92×1.005×(31.9 - 28)/3600 = 0.1 kW

说明：

Cp：干空气的定压质量比热，Cp = 1.005 kJ/(kg.℃)；

tw：室外空气的温度，tw = 31.9℃；

tn：室内空气的温度，tn = 28℃。

2)     电梯井道的功能性开口渗入空气产生的冷负荷：

电梯井道空气参数：温度33.6℃、相对湿度66%；室内空气参数：温度28℃、相对湿度66%。

渗入空气全热形成的冷负荷：

Qs2 ＝ ρ*Lw*(hw－hn)/3600 = 1.125×106×(90.14 - 68.46)/3600 = 0.7 kW

说明：

ρ：室外空气的密度，ρ = 1.125 kg/m3；

Lw：渗入空气量，Lw = 132×0.8 = 106 m3/h（房间体积为132 m3，换气次数为0.8次/h）；

hw：室外空气的焓，hw = 90.14 kJ/kg干空气；

hn：室内空气的焓，hn = 68.46 kJ/kg干空气。

渗入空气显热形成的冷负荷：

Qsx2 =ρ*Lw *Cp*(tw -tn )/3600 = 1.125×106×1.005×(33.6 - 28)/3600 = 0.2 kW

说明：

Cp：干空气的定压质量比热，Cp = 1.005 kJ/(kg.℃)；

tw：室外空气的温度，tw = 33.6℃；

tn：室内空气的温度，tn = 28℃。

3)     渗入空气产生的总冷负荷：

渗入空气全热形成的冷负荷：Qs = Qs1 + Qs2 = 0.4 + 0.7 = 1.1 kW

渗入空气显热形成的冷负荷：Qsx = Qsx1 + Qsx2 = 0.1 + 0.2 = 0.3 kW

3、   电梯曳引机散热冷负荷计算：

因电梯曳引机的散热量即为曳引机的功率损耗，故只需计算曳引机的功率损耗即可。计算过程如下：

本空调房间有2台电梯曳引机，电梯厂商提供性能参数如下表：

额定载荷M(kg)

电动机输出功率P(kW)

电动机效率η1

传动效率η2

悬挂效率η3

2000

18.5

0.85

0.75

0.9

曳引机散热量计算：

Qy = n1*n2*n3*N*(1-η)/η = 0.7×0.8×0.35×25×(1 - 0.57)/0.57 = 3.7 kW

说明：

n1：同时使用系数，即同时使用的安装功率与总安装功率之比，n1 = 0.7 ；

n2：安装系数，即最大实耗功率与安装功率之比，n2 = 0.8 ；

n3：负荷系数，即轿厢内的小时平均载荷与额定载荷之比，n3 = 0.35 ；

N：曳引机的总安装功率，N = 2*P*η2*η3 =2×18.5×0.75×0.9 = 25 kW ；

η：曳引机的效率，η=η1*η2*η3= 0.85×0.75×0.9 = 0.57 。

4、   屋面电梯机房总冷负荷计算：

全热冷负荷：Qq = K*(Qw + Qs + Qy) =1.1×(3.7 + 1.1 + 3.7) = 9.4 kW

显热冷负荷：Qx = K*(Qw + Qsx + Qy)= 1.1×(3.7 + 0.3 + 3.7) = 8.5 kW

（注：K为安全系数，K取1.1）

5、   分体空调器选型：

选用2台制冷量7kW的柜式分体空调器。空调器全热制冷量为2×7 = 14kW，空调器显热制冷量为2×4.9 = 9.8 kW。（单位制冷量：287W/m2）

三、          参考书籍：

1、   《城市供电技术》；

2、   《电梯技术条件GBT10058-2009》；

3、   《采暖通风与空气调节设计规范GB50019-2003》；

4、   《实用供热空调设计手册（第二版）》；

5、   《全国民用建筑工程设计技术措施2003—暖通空调·动力》。